BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH
2001-03-16
Badanie podłużnych fal dzwiękowych w prętach.
Część teoretyczna
Przykłądając do jednego z końców pręta siłę wymuszającą jego drgania, można zaobserwować zjawisko rozchodzenia się drgań o częstotliwości siły wymuszającej. Na skutek ruchu ferromagnetycznej nakładki przymocowanej do końca pręta, drgania przenoszone są do nakładki na drugim jego końcu, która pobudza drugą cewkę.Wymuszone drgania pręta obserwujemy wykorzystując zjawisko indukowania się siły elektromagnetycznej właśnie w tej drugiej cewce. Ta siła elektromotoryczna mierzona jest przy pomocy oscyloskopu.
Część praktyczna
W naszym ćwiczeniu zmienialiśmy częstotliwość generatora , i poszukiwaliśmy częstotliwości siły wymuszającej, dla której następuje gwałtowny wzrost amplitudy drgań prętów, a następnie odczytywaliśmy tę siłę elektromotoryczną przy pomocy oscyloskopu.
Obliczenia
Stal
Miedź
Mosiądz
Długość pręta (m)
0,5
0,55
0,47
Częstotliwość (Hz)
5034
3695
3324
1. Otrzymane wartości częstotliwości , oraz zmierzoną długość prętów (wraz z nakładkami) wstawiamy do wzoru:
Prędkość dźwięku w poszczególnych prętach
5034[m/s]
4064[m/s]
3124[m/s]
2. Wyliczamy moduł Young’a aby obliczyć błędy
Prędkość dźwięku w prętach
V1=5034[m/s]
V2=4064[m/s]
V3=3124[m/s]
Gęstość prętu
Q1=
Q2=
Q3=
Moduł Young’a (E)
E1=
1,99683093*[N/]
E2=
1,455426118*[N/]
E3=
0,8493375218*[N/]
3. Przeprowadzamy analizę błędów
Dla mosiądzu i miedźi:
Dla stali:
a. Względny błąd pomiaru częstotliwości:
b. Względny błąd prędkości:
c. Względny błąd modułu Young’a:
= 0,065 = ok.6,5% dla stali
=0,081 = ok.8% dla miedzi
=0,081 = ok.8% dla mosiądzu
4. Wnioski:
Wyznaczone moduły Younga dla prętów:
Pręt stalowy: E=1,99683093*[N/]+/- 6 %
Pręt miedziany E=1,455426118*[N/]+/- 8%
Pręt mosiężny E=0,8493375218*[N/] +/- 8%
Wyznaczone prędkości dżwięków w prętach:
Pręt stalowy V=5034[m/s] +/- 3% a w tablicach 5100
Pręt miedziany V=4064[m/s] +/-4% a w tablicach 3900
Pręt mosiężny V=3124[m/s] +/- 4% a w tablicach 3400
Do rachunku błędów nie została wzięta pod uwagę możliwość niedokładnego wyznaczenia środka pręta.
..........................................
.................................
.......................
III
MatkaTeresaZOiO